制造树脂轴元件的方法、模具及辊轴的制作方法
【专利摘要】一种模具，用于模制树脂辊轴，该树脂辊轴包括轴部和用于接合辊的辊接合部，该模具包括用于模制辊接合部的多个不同形状的腔；多个腔中至少一个腔包括由嵌件形成的无分型表面包围的空间部；该嵌件的内径大于轴部，且嵌件能够通过顶出器在模具开闭方向移动。本发明还涉及制造树脂轴元件的方法及辊轴。
【专利说明】制造树脂轴元件的方法、模具及辊轴
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通过将树脂材料注入模具中来制造树脂轴元件的制造方法、成型模具 以及辊轴。
【背景技术】
[0002] 通常，在复印机或打印机中用来输送纸张的辊轴是通过将橡胶辊压配合且接合在 金属轴上而制成的。在刚度要求低的轴的部分处使用树脂轴。
[0003] 通过后续加工端面的部分，可以在金属轴上增加比如键槽的形状。作为后加工部 分的防锈措施，可以进行镀覆。
[0004] 由于很难制造柱状圆轴，因此树脂轴需要具有肋状结构，以便保证轴精度以及防 止缩痕等。在将橡胶压配合和接合到肋状部上时，橡胶的外形精度降低并且表面需要进行 抛光。
[0005] 此外，用于成型轴的模具在静模侧和动模侧之间具有分型。甚至分型线处的台阶 或飞边影响橡胶压配合后的橡胶表面精度。
[0006] 作为一种将树脂轴成型为柱状的方法，已经提出了这样一种方法：在将树脂充填 到模具内部时，在模具内部充填气体，以便形成中空结构(参见日本专利申请公开特许公报 JPH08-132467)。
[0007] 作为一种消除端面分型线的方法，已经提出了一种方法，其中，在垂直于模具开闭 方向的方向上在端面上设置一个零件(参见日本专利公开特许公报JP2001-18226)。
[0008] 此外，还提出了一种在端面上形成比如齿轮的形状的方法(参见日本专利申请公 开特许公报JPH10-281139)。
【发明内容】
[0009] 传统方法的问题在于成品重量以及辊轴制造成本，因为金属轴重，端部要求加工， 表面需要进行防锈镀覆。
[0010] 为了保证轴精度和防止缩痕等，要求树脂轴具有肋结构，因为很难制造出柱状圆 轴。在橡胶压配合和接合到肋部上时，橡胶的外形精度降低，表面需要抛光。
[0011] 此外，用于成型轴的模具在静模侧和动模侧之间具有分型。甚至分型线处的台阶 或飞边影响压配合橡胶后橡胶表面的精度。
[0012] 根据本发明，提供了一种用于模制树脂轴元件的模具，该树脂轴元件包括轴部和 用于与辊接合的辊接合部，该模具包括多个不同形状的腔，其中，多个腔中至少一个腔包 括：嵌件，其具有由无分型表面包围并用于模制辊接合部的空间部；以及将树脂注入该空 间部内的浇口，空间部直径大于轴部直径，通过顶出器可使嵌件在模具开闭方向移动。
[0013] 根据本发明，提供了一种制造树脂轴元件的方法，该树脂轴元件包括轴部和用于 与辊接合的辊接合部，该方法包括步骤：采用至少包括第一腔和第二腔的模具，模制第一部 件，利用第一腔在该第一部件上模制出轴部；以及模制第二部件，在该第二部件上利用插入 第一部件的第二腔在第一部件上模制出辊接合部。
[0014] 根据本发明，提供了一种辊轴，其通过将多个辊与树脂轴元件的多个辊接合部接 合而获得，轴部和多个辊接合部整体成型在树脂轴元件上，其中，辊接合部为无缝形状。
[0015] 要求轴刚度大的大轴径轴元件采用发泡树脂材料模制，从而成型出高精度并且无 任何缩痕的圆柱状树脂轴元件。
[0016] 在根据本发明的成型树脂轴元件的模具中，多个无分型嵌件设置在多个部分上， 辊将要压配合和接合在该多个部分的每一个部分。此外，多个腔对应于辊接合部的数量设 置。
[0017] 在模制根据本发明的树脂轴元件时，将第一腔模制的模制品插入第二腔内，以模 制橡胶辊接合部。顺序地，用第三腔模制下一个辊接合部。
[0018] 在本发明中，多个无分型嵌件对应于辊接合部的数量设置在模具内，并在模具内 依次模制多个辊接合部。因此，用于与辊压配合和接合的辊接合部可以为无分型的无缝形 状。
[0019] 结果，在本发明中，在辊接合部处压配合和接合橡胶辊后辊表面精度提高，因此可 以取消传统的辊表面抛光步骤。
[0020] 利用本发明的模具和成型方法可以采用发泡材料作为树脂材料模制要求大刚度 的轴。因此，可以制造出辊接合部刚度大、精度高，并且无任何缩痕的圆柱状轴元件，并且能 够用树脂轴取代金属轴。
[0021] 因此，根据本发明的树脂轴元件成本低，并且精度高、功能好，能够提高生产率和 质量。
[0022] 从下面参照附图对示例性实施例的描述中，本发明的其他特征将变得更加明显。
【专利附图】
【附图说明】
[0023] 图1是根据本发明的一个实施例的轴元件的透视图。
[0024] 图2是根据本发明该实施例的轴元件的轴向剖视图。
[0025] 图3是根据本发明该实施例的模具的剖视图。
[0026] 图4是根据本发明该实施例的模具处于打开状态的剖视图。
[0027] 图5A是从模具的开闭方向来看时根据本发明该实施例的模具动模侧的前视图， 其示出了同时在各个腔内进行模制操作的状态。
[0028] 图5B是从模具的开闭方向来看时根据本发明该实施例的模具动模侧的前视图， 其示出了模具被打开以从各个腔中取出模制品的状态。
[0029] 图5C是从模具的开闭方向来看时根据本发明该实施例的模具动模侧的前视图， 其示出了在图5B所示状态过去一段时间之后向图5C中右侧取出各个模制品的状态。
[0030] 图6A是根据本发明另一实施例的模具的透视图，其示出了模具正在进行模制操 作的状态。
[0031] 图6B是根据本发明该另一实施例的模具的透视图，其示出了模制完成之后模具 被打开而推出顶出器的状态。
[0032] 图6C是根据本发明该另一实施例的模具的透视图，其示出了各个腔模制完成的 轴元件模制品从模具中脱模的状态。
[0033] 图6D是根据本发明该另一实施例的模具的透视图，其示出了将图6C中模制的模 制品再次插入模具的状态。
[0034] 图6E是根据本发明该另一实施例的模具的透视图，其示出了模制品完成插入并 且插入的模制品、滑动件和嵌件随顶出板的向后运动一起移动的状态。
[0035] 图7是示出了模制品插入腔内的状态的透视图。
[0036] 图8是示出了根据本发明每个实施例的模具和模制方法模制的另一种轴元件模 制品的透视图。
【具体实施方式】
[0037] 现在将参照附图详细描述本发明的优选实施例。附图中相同的附图标记代表相同 的部件。
[0038] 图1示出了根据本发明一个实施例的树脂轴元件。轴元件10包括：圆柱形轴部1 ; 多个辊接合部2,它们的外径大于轴部1的外径，多个橡胶辊与它们接合；以及形成在轴部1 至少一端上的键槽3。分型线4形成在轴部1上。辊接合部2沿轴向等距布置。辊接合部 2不具有分型线。
[0039] 图2是根据本发明该实施例的树脂轴元件的剖视图。轴部1包括与轴部1整体模 制的辊接合部6。该轴元件10 (轴部和辊接合部）含有发泡层5。轴部1内的发泡层5在 轴部1的轴向连续形成。
[0040] 相反地，在模制轴元件10之后，辊接合部7被模制并与轴部1形成整体。采用非 发泡树脂模制的非发泡层8形成在每个辊接合部7与轴部1的边界处。
[0041] 辊接合部7具有无分型无缝形状。
[0042] 辊压配合并接合在辊接合部上，形成辊轴。由于该辊接合部具有无分型无缝形状， 在把辊压配合并接合在辊接合部2上后辊的表面精度高，因此可以省略传统的辊表面抛 光。辊优选采用例如橡胶，但是也可以采用橡胶之外的其它物质制成的辊。
[0043] 轴元件10可以采用树脂材料，例如耐冲击性聚苯乙烯（HIPS)，丙烯腈-丁二 烯-苯乙烯（ABS)，聚碳酸酯（PC)，改性聚苯醚（PR0)，聚苯乙烯（PS)，聚对苯二甲酸丁二醇 酯（PBT)，聚苯硫醚（PPS)，液晶聚合物（LCP)，或聚缩醛（Ρ0Μ)。
[0044] 也可以通过在轴部1的树脂材料内充填玻璃填料、碳纤维、云母以及板状填料之 一来增加轴部和轴元件10的强度。也可采用这些填料的组合。
[0045] 如图2所示，通过采用发泡树脂制造本发明的轴元件10,可以制造出辊接合部刚 度大、精度高的圆柱形轴元件，并且不带有任何缩痕。特别地，本发明可以有效应用于要求 轴刚度高的大轴径轴元件。
[0046] 由于出现在粗轴元件上的缩痕和翘曲是随着轴元件的最大直径和模制周期而变 化，因此树脂材料不总是限于发泡树脂材料。也可以根据所需的形状或树脂材料的种类采 用非发泡树脂。
[0047] 图3是用于模制根据本发明该实施例轴元件的模具的剖视图。模具40具有多个 不同形状的腔。
[0048] 多个腔中至少一个腔在其一部分上包括空间部(其形状用作辊接合部)，空间部由 嵌件9形成的无分型表面包围。嵌件9用于模制辊接合部。此外，模具40包括：浇口 41， 用于向嵌件9的空间部内注入树脂；流道11，树脂材料从外部供应到流道11 ;顶出杆12 ;以 及顶出板13。嵌件9的空间部的直径大于轴部1的内径。嵌件9没有分型，因此在利用嵌 件9模制的辊接合部上不产生分型线。
[0049] 多个腔之一是用于模制轴部的腔，并具有将树脂注入轴部内的浇口。
[0050] 在图3中，从供应源(未示出）供应的树脂材料通过流道11和浇口 41充入用于模 制轴元件的腔以及用于模制辊接合部的腔的嵌件9内。
[0051] 充入树脂材料后，在保压步骤和冷却步骤之后，打开模具40,推出顶出板13以及 与顶出板13联接的顶出杆12,从而沿模具开闭方向移动与顶出杆12联接的嵌件9。
[0052] 尽管暂时从每个腔中取出轴元件的模制品（部件)，但是尚未最后成形的模制品 (部件）也可以再次插入模具40内。
[0053] 在将尚未最后成形的模制品（部件）插入之后，如果需要，可以再次模制辊接合部 6。在必要的辊接合部6的模制已经完成之后，将带有辊接合部6的模制品（部件）取出，作 为成品模制品(树脂轴元件)，无需再次把其放回模具40中。
[0054] 图4是模具40处于打开状态的剖视图。
[0055] 在图4中，嵌件91至93每个都具有辊接合部6的形状，它们由顶出器推动而沿模 具开闭方向从模具40随浇口的树脂积存部14 一起移动并露出。
[0056] 当模具40打开而推出顶出板13时，如图4所示，每个都具有辊接合部6形状的嵌 件91-93也移动，从而模制品（部件）可沿垂直于模具开闭方向的方向移动和脱模。
[0057] 图5A-5C是从模具40的开闭方向来看时根据本发明的模具动模侧的前视图。由 第一腔模制的第一部件15以及由第二腔模制的第二部件16自模具40的顶部起顺序布置。
[0058] 保持部(用于支撑用作模制品的部件）形成在每个腔的两端部，用于支撑轴部的在 轴向一端面上的轴中心。保持部之一包括可沿垂直于模具开闭方向的方向移动的滑动件 18,另一保持部包括挡块19。在模制时，作为模制品的第一部件15和第二部件16在沿轴向 的两端被保持在各个腔内。
[0059] 在图5A中，模制操作在各个腔内同时进行。当模具40打开时，第一腔101模制的 第一部件15被取出，并被放入第二腔102内以便模制第二部件16,辊接合部23在第二部件 16上模制。
[0060] 如图5A-5C所示，模具可以具有第三腔。利用第三腔模制第三部件17。
[0061] 类似于将第一部件15放置在第二腔102中以模制第二部件16 (在第二部件16上 模制辊接合部23)的操作，当模具40打开时，第二部件16(借助第二腔102在其上模制辊接 合部23)被取出，并被放入第三腔103内以便模制第三部件17 (在其上模制辊接合部25)。 辊接合部22,辊接合部24以及辊接合部25在不同位置模制。
[0062] 图5B示出了根据本发明的模具40打开以便从各个腔中取出模制品的状态。
[0063] 在图5B中，具有辊接合部的嵌件以及为每个腔设置的用来在端面上支撑模制品 轴中心的挡块随着顶出板的向前移动而向前移动，滑动件18向纸面上右侧移动。之后，各 个腔模制的物品在图5B中向右取出，并由机器人等从模具40中暂时脱模。
[0064] 图5C示出了从图5B所示状态经过一段时间之后在图5C中向右取出各个模制品 的状态。如上所述，在由各个腔模制并暂时取出模制品之后，在后续阶段内，除第三腔103 模制的物品之外的其它模制品都被再次插入腔内，以便顺序模制辊接合部。
[0065] 如上所述，部件10由各个腔同时进行模制。在模具40打开之后，模制件被顺序插 入具有不同形状的相邻腔内，接着模具40被关闭，以便进行后续的模制操作。通过重复该 操作来模制轴元件的成品件。
[0066] 尽管图5A-5C示出了总共模制有三个辊接合部的轴元件，但是显然辊接合部的数 量可以任意改变。除了第一至第三腔以外，设置用于模制第四辊接合部的第四腔就足以模 制带有四个辊接合部的轴元件。
[0067] 如上所述，利用第一和第二腔可以模制带有两个辊接合部的轴元件。
[0068] 轴元件可以是模制有一个辊接合部的轴元件，其中，通过用第一腔仅模制轴部和 用第二腔模制辊接合部。
[0069] 图6A至6E示出了根据本发明另一实施例的模具。根据该另一实施例的模具在模 制轴元件和辊接合部的腔的数量上不同于第一实施例，其总共有四个腔。
[0070] 在图6A中，根据本发明的模具包括四个不同的腔。
[0071] 在图6A中，模具包括第一腔26,第二腔27,第三腔28以及第四腔29。在第一腔 内，仅模制轴元件的轴部，不模制辊接合部。由第二至第四腔顺序模制各个辊接合部。这里， 描述具有四个腔的模具。但是，本发明不限于此，模具可以具有第一和第二腔，或者具有第 一、第二和第三腔。
[0072] 图6B示出了在模制之后模具打开而推出顶出板的状态。各腔包括滑动件30以及 多个嵌件31，嵌件31布置在腔27-29内，各自具有作为辊接合部的形状。用于形成模制品 轴向端面形状的嵌件32设置在每个腔的端部，位于在轴向上与滑动件30相对的一侧。
[0073] 每个滑动件30和每个嵌件32都含有中心销(未示出），作为每个腔的轴心，用于保 持作为模制品的轴元件。当模具打开的同时，每个滑动件30移动，并脱离轴元件模制品。每 个嵌件31都具有辊接合部的形状，每个嵌件32用于在每个腔内形成模制品轴向端面的形 状，它们随着顶出板的动作而沿模具打开方向移动。
[0074] 图6C示出了由各个腔模制的模制品（部件）从模具脱模的状态。第一部件261由 第一腔26模制，第二部件271由第二腔27模制，第三部件281由第三腔28模制，第四部件 291由第四腔29模制。
[0075] 在该实施例中，由各个腔26-29模制的模制品（部件)沿在轴向设置每个滑动件30 的方向（垂直于模具开闭方向）移动。接着，模制品(部件）从模具中脱模。
[0076] 在该实施例中，第四腔模制的模制品291是模制了所有辊接合部的成品轴元件。
[0077] 上面已经描述了具有四个腔的模具，但是本发明不限于此。当模具具有第一和第 二两个腔时，形成有一个辊接合部的第二部件可作为成品轴元件。
[0078] 当模具具有第一、第二和第三腔时，形成有两个辊接合部的第三部件可作为成品 轴元件。
[0079] 图6D示出了图6C中模制的模制品（部件)再次插入模具中的状态。在图6D中，由 第一腔26模制的模制品(第一部件)261插入第二腔27内，由第二腔27模制的模制品(第二 部件）271插入第三腔28内，由第三腔28模制的模制品(第三部件）281插入第四腔29内。 此时，第一腔26内不插任何东西。
[0080] 图6E示出完成了模制品（部件）插入且插入的模制品（部件)、滑动件30以及嵌件 31随顶出板的向后运动而移动的状态。模具在图6E的状态闭合以便进行模制，从而再次进 入图6A所处状态。
[0081] 如上所述，通过重复图6A-6E的步骤，也就是说，在模制之后在不同腔内依次插入 模制品并模制它们，可以依次形成辊接合部。
[0082] 图7是示出了模制品插入腔26-29内的状态的透视图。空间33存在于用于形成 辊接合部形状的各个嵌件31与插入的模制品(部件)轴部之间。在模制过程中，树脂被充入 该空间33内，以模制辊接合部。
[0083] 图8是示出了利用本发明每个实施例的模具和模制方法模制的另一个轴元件模 制品的透视图。
[0084] 根据上述每个实施例的模具包括最多四个腔。但是，为了模制图8所示的轴元件， 准备了有九个腔的模具。首先，利用第一腔模制轴元件60和键槽37,并且利用第二腔和后 续腔顺序模制要与各个辊接合且具有不同直径的橡胶辊接合部35和36。此外，利用设置在 第九腔的滑动件内并且具有齿轮形状的齿轮件来模制齿轮34。
[0085] 表1-4示出了采用图3所示模具40模制轴元件10时使用的每种树脂材料，以及 成品件的尺寸。
[0086] 现有技术以及实例1-4
[0087] 表1示出了采用根据本发明的模具（图3所示模具）模制的结果。
[0088] 表 1
[00891
【权利要求】
1. 一种模具，该模具用于模制树脂轴元件，该树脂轴元件包括轴部和用于与辊接合的 辊接合部，该模具包括多个不同形状的腔， 其中，多个腔中至少一个腔包括空间部，该空间部由嵌件形成的无分型表面包围，以及 通过顶出器使嵌件能在模具开闭方向移动。
2. 根据权利要求1所述的模具，其中，多个腔之一包括用于将树脂注入空间部的浇口。
3. 根据权利要求1所述的模具，其中，多个腔之一包括用于将树脂注入轴部的浇口。
4. 根据权利要求1所述的模具，其中： 在腔的两端部形成多个保持部，用于支撑轴部，以及 多个保持部之一能在垂直于模具开闭方向的方向上移动。
5. -种制造树脂轴元件的方法，该树脂轴元件包括轴部和用于与辊接合的辊接合部， 该方法包括步骤：采用至少包括第一腔和第二腔的模具，模制第一部件，利用第一腔在该第 一部件上模制出轴部；以及模制第二部件，在该第二部件上，利用插入第一部件的第二腔在 第一部件上模制出辊接合部。
6. 根据权利要求5的方法，其中，通过将树脂注入由嵌件形成的无分型表面包围的空 间部内来模制辊接合部。
7. 根据权利要求5的方法，其中，采用发泡树脂模制轴部和辊接合部。
8. 根据权利要求5的方法，其中，辊接合部的直径大于轴部的直径。
9. 根据权利要求5的方法，其中，第一部件和第二部件同时模制。
10. 根据权利要求5的方法，其中，模具还包括第三腔，并且，用插入第二模制品的第三 腔模制第三模制品，在该第三模制品上，在与第二模制品上模制的辊接合部位置不同的位 置处模制出第二辊接合部。
11. 根据权利要求10的方法，其中，通过将树脂注入由嵌件形成的无分型表面包围的 空间部内，模制第二辊接合部。
12. 根据权利要求10的方法，其中，采用发泡树脂模制第二辊接合部。
13. -种辊轴，其通过使多个辊与树脂轴元件的多个辊接合部接合而获得，在树脂轴元 件上整体成型轴部和所述多个辊接合部，其中，辊接合部为无缝形状。
14. 根据权利要求13的辊轴，其中，辊轴包括在轴部至少一端的齿轮部。
15. 根据权利要求13的辊轴，其中，轴部用树脂材料模制而成，该树脂材料用选自玻璃 填料、碳纤维、滑石以及板状填料之一的材料强化，且辊接合部由未强化树脂模制而成。
16. 根据权利要求13的辊轴，其中，轴部包括发泡层。
17. 根据权利要求13的辊轴，其中，辊由橡胶制成。
【文档编号】B29C45/14GK104097291SQ201410127266
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年4月1日 优先权日:2013年4月4日
【发明者】新井隆 申请人:佳能株式会社